开题报告-广西阳朔至平乐高速公路边坡支护.doc

华 侨 大 学本科毕业设计（论文）开题报告题 目 广西阳朔至平乐高速公路边坡支护学 院 名 称 土 木 工 程 专业班级 学生姓名 学 号 指 导 教 师 填表时间： 2016 年 3 月 24 日填表说明1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。设计（论文）题目广西阳朔至平乐高速公路边坡支护设计（论文）类型（划“”）工程实际科研项目实验室建设理论研究其它一、 本课题的研究目的和意义使学生在教师指导下，通过毕业设计独立完成工程项目设计。培养学生综合运用以往所学的基础知识和专业知识，进行分析和解决土建工程设计等实际问题的能力；培养学生建立理论联系实际，勤奋、严谨、求实、创新的科学态度以及土建工程技术人员必备的建筑、结构、施工和经济的全局观点；培养学生调查研究、查阅资料、综合分析的能力。1、掌握其边坡支护方案的比选，熟悉设计原则和方法；2、掌握边坡支护计算方法。综合以往所学的土力学、结构力学、钢筋混凝土结构边坡支护、地基处理等基本知识，掌握边坡支护方案计算、内力分析方法；3、掌握边坡支护施工组织、监控量测等知识；4、绘制部分边坡支护方案施工图，训练用工程图表达设计意图的技能。二、 本课题的主要研究内容（提纲） 阳朔至平乐高速是桂林至梧州高速公路中的一段，是国家重点公路临汾至三亚公路和汕头至昆明的规划路段，也是广西公路主骨架的重要组成部分和西南地区与粤港澳经济联系的重要通道，在广西路网中具有重要意义。 阳朔至平乐高速公路K86+456K86+468段和K86+468-K86+532段，该路段右侧山区山高坡陡, 地质条件复杂, 为保障高速公路能安全使用，所以采用挡土墙支护。本文首先从边坡稳定性分析方法中的极限平衡法分析整个边坡的稳定性，再利用相关的数据设计挡土墙。阳平高速公路起于阳朔县高田附近，与桂林至阳朔高速公路相接，经蒙村、普益、福兴、平乐，于平乐县二塘镇附近连接桂梧高速公路平乐至钟山段的起点，全长39.4公里。公路采用全封闭双向四车道设计标准，设计行车速度为120公里/小时。边坡全长76m，边坡底位于强风化泥岩。本边坡支护安全系数为一级。三、 文献综述（国内外研究情况及其发展）1 边坡支护研究的意义我国经济的发展以及公路工程建设需求促进了我国公路基础设施的建设与发展。高速公路作为我国经济发展的大动脉，高速公路的稳定性与使用寿命，是发挥高速公路经济与社会效益的基础。对不稳定路堑边坡,传统的支护结构如挡土墙、抗滑桩存在不足。由于它们属于被动支挡结构,其稳定性取决于被支挡岩土体的性质,因而在实际工程中常有因岩土体蠕变或水文地质条件改变使侧压力增大而将支护结构推倒的事例。随着我国公路网络的不断完善，公路工程建设中的边坡支护问题收到了越来越多的关注。公路设计标准的提高、汽车载重量的增加都需要公路边坡具有较高的稳定，以此满足现代公路运输与行车需求。受公路地质情况影响，公路建设施工中需要针对边坡实际情况进行影响的支护与加固，以此保障公路边坡的稳定性、提高公路使用寿命。因此，在高速公路建设的过程中，要加大对高速公路个环节的设计。挡土墙作为支承高速公路路基填土或者山坡土体，对于提升高速公路路基的稳定性、降低路基的变形有着重要的意义。边坡是自然或人工形成的斜坡，是人类工程活动中最基本的地质环境之一，也是工程建设中最常见的工程形式。在大量的工程实践中，存在着边坡工程病害特征和性质认识不清，治理措施不力等许多问题，常常会造成边坡工程的变形和失稳，或因治理方案过于保守，造成不必要的浪费。因此，对边坡的正确认识，预测边坡失稳的破坏时间、规模及危害程度，合理地设计，把边坡失稳造成的危害降低到最低限度，以达到满足即经济合理又安全可靠的目标，是岩土工程界的学者和工程设计人员必须考虑的问题。岩土性质改良：对破碎块石、岩锥碎屑等石质土边坡和土质边坡,灌注化学浆液可大大提高边坡岩土体的抗剪强度(最大可提高200% 300%),但传统灌浆法不能针对潜在滑裂面有的放矢,质量难以保证,可靠性不高,而且浆液用量大,费用高。高压喷射注浆法是近年来大力发展的新型边坡加固方法,包括旋喷法和定喷法,特别是定喷法有的放矢、针对性强、质量好、可靠性高,而且节约浆液,在不对周围环境产生危害的同时,降低工程造价。岩土锚固技术：岩土锚固是充分挖掘岩土潜能,提高岩土工程稳定和解决复杂岩土工程问题最经济最有效的方法之一。近10多年来,岩土锚固工程几乎遍及土木建筑领域的各个方面。从公路、铁路到港湾、码头,从矿井、隧道到电站、大坝,从高层建筑基础到城市地铁和地下空间,到处都有岩土锚固的深深印记。岩土锚固技术在以下几方面的发展具有一定的代表性。土钉支护技术：土钉支护技术是从新奥法(NATM)发展演变过来的。实践证明,该技术在其适用范围内,具有最优的经济指标,而且施工随挖随支,基本不占用工期。目前,该技术在我国深基坑工程中得到了广泛的应用,但在公路边坡支护工程中公开发表的工程应用实例尚较少。土钉支护技术可分为土钉墙法和喷锚网支护法。 2 国外边坡支护技术的研究现状边坡支护及加固设计的依据是基于边坡稳定分析,因此边坡稳定分析理论的新进展是边坡支护及加固设计在理论上发展的主要标志。传统边坡稳定分析方法是建立在极限平衡理论基础上的圆弧滑动面条分法,于1916年由瑞典人Pettersson最早提出,假定土体为刚塑性体,计算中不考虑土条条间力,土坡稳定安全系数以假定滑动面上的抗滑力矩和滑动力矩之比来定义,简称瑞典条分法。20世纪40年代后,很多学者对瑞典条分法的基本假定作些修改和补充,提出新的计算方法,如Bishop法、Janbu法、王复来法、Spencer法、Morgenstern-Price法、Sarma法等。其中Bishop等将土坡安全系数定义改为滑裂上抗剪强度剪应力之比,使其物理意义更加明确,为非圆弧分析和土条条间力的各种考虑方式提供了有利条件,因而Bishop法应用最广泛。虽然传统方法经过80多年的发展,已积累了丰富的使用经验,但工程上仍不时有失效的事例,譬如许多粘土路堤和土坡,稳定安全系数在1.5 2.5之间,却在施工完成后6个月至4年之内发生破坏。传统方法主要存在两大方面缺陷。一是没有土体内部的应力应变关系,其工作状态是虚拟的,所求出的土条间内力及滑面底部反力并非真实存在的力。二是在影响土坡稳定性的因素中,绝大多数具有随机、模糊及可变等不确定性。传统的定值分析结果可能与实际有很大出入。20世纪60年代以来,许多学者针对上述两方面问题做了大量卓有成效的工作。自从1966年美国的Clough和Woodward应用有限元法分析土坡稳定性问题以来,数值分析方法在岩土工程中的应用发展迅速,并取得了巨大进展。岩土边坡稳定性数值分析的主要方法是有限单元法(FEM)和离散单元法(DEM)。前者以连续小变形为假设前提,适用于大部分土质边坡及软弱岩体边坡,能比较方便地处理非均质、非线性及复杂边界问题;后者针对非连续介质大变形情况,适用于节理发育的岩质边坡及其他离散块体介质边坡。损伤力学在土体变形分析中的应用是一个新的土力学研究分支。研究表明,土体边坡失稳是受力损伤导致剪切带渐进形成的结果。文献利用损伤理论,将土工结构物的安全系数定义为极限损伤变量与容许损伤变量之比,借助非线性Duncan-Chang模型建立了土体宏观损伤演化方程,并结合算例对粘性土边坡的稳定性进行数值分析。这种积极而有益的探索,很有参考价值。数值分析计算结果精确,但由于岩土本构关系的研究远远落后于计算技术的发展,因此在许多情况下,数值分析结果的可靠性尚值得怀疑。 3 国内目前的边坡支护技术（1）重力式挡土墙（包括衡重式挡土墙）。靠墙身自重来承受土侧压力的挡墙，一般采用浆砌片石砌筑或着混凝土灌注，其形式简单、取材容易、施工方便，适用于一般地区；（2）托盘式挡土墙和卸荷板式挡土墙。就是在衡重式挡墙墙背设置一定长度的水平卸荷板，使卸荷板上的填料作为墙体的重量，从而卸荷板即减少了衡重式挡土墙侧土压力，又增加全墙抗倾覆能力，其一般墙高大于6m；（3）悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙。采用钢筋混凝土材料，墙的断面尺寸较小，一般用于石料缺乏、地基承载力较小的填方地区，墙高一般不宜大于6m；（4）加筋土挡土墙。由墙面系、填土和拉筋共同组成的挡土结构，由拉筋和填土间的摩阻力维持墙体稳定。墙面板一般采用钢筋混凝土板，拉筋采用土工格栅，也可以采用钢筋混凝土板条、钢带、复合拉筋带等，高度一般不宜大于10m；（5）锚定板挡土墙。由钢筋混凝土墙面板和锚杆及锚定板共同组成，靠固定在稳定区的锚定板提供的抗拔力来维持稳定，适用于墙高不大于10m的路肩墙和路堤墙；（6）抗滑桩及板桩式挡土墙。是一种由锚固段侧向地基抗力来抵抗悬臂段的土压力或滑坡下滑力的横向受力桩；（7）锚杆挡墙。由钢筋混凝土肋柱、墙面板和锚杆组成，靠锚杆拉力来维持稳定，肋柱、挡板可预置，每级墙高不宜大于8m，总高度宜控制在18m以内；（8）土钉墙。由土钉及墙面系组成，靠土钉拉力维持边坡稳定，可用于一般地区及破碎软弱岩质边坡加固工程，在腐蚀性地层、膨胀土地段及地下水较发育或边坡土质松散时，不宜采用土钉墙。土质边坡土钉墙高度不应大于10m，岩质边坡土钉墙总高度不宜大于18m，单级土钉墙高度宜控制在10m以内；（9）预应力锚索加固技术。由锚固段、自由段和锚头组成，通过对锚索施加预应力以加固土体使其达到稳定状态或改善结构内部受力状态；（9）槽型挡土墙。由钢筋混凝土底板和钢筋混凝土边墙组成，适用于地下水丰富、地下水位较高、降水、排水或放坡条件受到限制的挖方、填方地段路基；四、 拟解决的关键问题 主要为解决广西阳朔至平乐高速公路边坡支护。边坡位于桂林至梧州高速公路中的一段，是国家重点公路临汾至三亚公路和汕头至昆明的规划路段，阳平高速公路起于阳朔县高田附近，与桂林至阳朔高速公路相接，经蒙村、普益、福兴、平乐，于平乐县二塘镇附近连接桂梧高速公路平乐至钟山段的起点，全长39.4公里。公路采用全封闭双向四车道设计标准，设计行车速度为120公里/小时。边坡全长76m，边坡底位于强风化泥岩。本边坡支护安全系数为一级。设计中待解决的关键问题是1） 支护结构的选择方案是否合理可行；2） 挡土墙材料选择及构件设计是否合理以及验算是否符合要求； 3） 挡土墙内部稳定性分析节点设计；4） 边坡施工组织及监控量测设计；5） 边坡支护承载能力验算。五、 研究思路和方法 首先通过对于广西阳朔至平乐高速公路边坡支护的具体地理位置进行研究，分析其工程地质情况以及水文条件。之后观察需要边坡的区域，以及对边坡支护的具体要求，与此同时对高速公路边坡支护设计进行研究和学习。 然后初步拟定支护方案，对支护方案的可行性进行初步的验算，之后查阅规范，对具体的支护结构诸如：挡土墙材料选择及构件设计、挡土墙内部稳定性分析、拉筋拉力计算、拉筋断面计算与抗拉强度验算、拉筋抗拔稳定性验算与拉筋长度计算及加筋土设计中土压力系数和似摩擦系数确定一边设计，一边按照规范经行对支护方案的调整。 最后对整个设计方案经行验算，符合要求后对其仔细检查。六、 本课题的进度安排序 号设计（论文）各阶段名称时间安排（教学周）1进行结构选型并初步确定方案；收集规范等参考资料第12周2了解规范等参考资料、所用计算软件，进行初步计算第34周3熟悉计算软件，掌握计算方法、计算路线第56周4进行深入计算，并完善初步方案第78周5根据任务书要求完成手算项目，并开始施工图绘制第910周5基本完成施工图绘制，并按任务书要求整理计算书第1112周6完善施工图，提交设计成果初稿，待指导老师批改后，及时改正成果存在问题，并进行答辩准备第1314周七、 参考文献（一）、参考文献 1 夏才初、潘国荣主编. 土木工程监测技术M.北京：中国建筑工业出版社.2001； 2 孙家驷道路设计资料(3)路基设计M北京：人民交通出版社 3 赵树德，土力学，高等教育出版社，北京，2002 4 凌天清，曾德荣公路支挡结构 M北京：人民交通出版社，2005， 5 汤康民岩土力学M武汉：武汉工业大学出版社，2001 6 中交第二公路勘察设计研究院有限公司公路挡土墙设计与施工技术细则M北京：人民交通出版社，2008 7 陈杰青银高速公路软土地基分析与处理J北方交通，2007，10：2224 8 陈仲颐，周景星，王洪瑾土力学 M北京：清华大学出版社，1994，4 9 阎明礼地基处理M北京:中国环境科学出版社，1995 10 邵光辉，吴能森，等土力学与地基基础M北京：人民交通出版社，2007 11 池淑兰，路基及支挡结构，中国铁道出版社，北京，2002； 12 曾廉挡土墙设计M北京：中国铁道出版社，1999 13 顾慰慈挡土墙土压力计算手册M北京：中国建材工业出版社，2005 14 尤晓暐路基路面工程M北京：清华大学出版社，2004 15 Bergado D T，Teerawattanasuk C，Youwai SFinite element modeling of hexagonal wire reinforced embankment on soft clayJCanadian Geotechnical Journal，2000，37(2)：1209